Patent DE-102017125363-B4 (DE)
Title: Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
Inventor: YORIFUJI KOZUE
IPC: F02D23/00
Filed: 2017-10-30
Granted: 2020-10-01
Abstract: Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor einen Turbolader (20) und ein Abgasrezirkulationssystem (30) umfasst, der Turbolader eine Turbine (20b) mit einer variablen Düse (22) umfasst, das Abgasrezirkulationssystem (30) einen EGR-Kanal (32), welcher einen Abschnitt eines Auslasskanals stromaufwärts von der Turbine mit einem Ansaugkanal verbindet, umfasst und der EGR-Kanal (32) ein EGR-Ventil (36) hat, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst:Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Pds) eines stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher ein Auslasskanalinnendruck an einer Auslassseite der Turbine ist;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Pim) eines Ansaugkanaldrucks, welcher ein Druck innerhalb eines Raums des Ansaugkanals ist, welcher mit dem EGR-Kanal verbunden ist;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Tus) einer stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, welche eine Auslasskanalinnentemperatur an einer Einlassseite der Turbine ist;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (θegr) einer Öffnung des EGR-Ventils;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (θvn) eines Schließgrads der variablen Düse;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Gadly) eines Frischluftbetrags, welcher eine Flussrate von Frischluft ist, welche in den Ansaugkanal gebracht wird;Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Gcyl) eines Gasbetrags innerhalb eines Zylinders basierend auf einem Druck und einer Temperatur von Gas, welches dem Zylinder zugeführt wird;Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Gf) einer Kraftstoffflussrate eines Kraftstoffeinspritzventils;Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Mtb) einer Turbinendurchflussrate, welche eine Flussrate des Gases ist, welches die Turbine durchströmt, basierend auf dem aktuellen Wert (Gadly) des Frischluftbetrags und dem aktuellen Wert (Gf) der Kraftstoffflussrate;Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Megr) einer EGR-Ventil-Durchflussrate basierend auf einer Differenz zwischen einer Gesamtsumme des aktuellen Werts (Gcyl) des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und des aktuellen Werts (Gf) der Kraftstoffflussrate und dem aktuellen Wert (Mtb) der Turbinendurchflussrate;Mittel zum Speichern eines vorherigen Werts (Pus_0) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher der Auslasskanalinnendruck auf der Einlassseite der Turbine ist;Mittel zum Vorspeichern eines Kennfelds einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche, welches eine wirksame Turbinenöffnungsfläche der gesamten Turbine samt der variablen Düse mit der Turbinendurchflussrate und dem Schließgrad der variablen Düse assoziiert;Mittel zum Auslesen einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche (µAtb) entsprechend dem aktuellen Wert (Mtb) der Turbinendurchflussrate und dem aktuellen Wert (θvn) des Schließgrads der variablen Düse aus dem Kennfeld der wirksamen Turbinenöffnungsfläche;Mittel zum Vorspeichern eines Kennfelds einer wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche, welches eine wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche des gesamten Abgasrezirkulationssystems samt des EGR-Ventils mit der EGR-Ventil-Durchflussrate und der Öffnung des EGR-Ventils assoziiert;Mittel zum Auslesen einer wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche (µAegr) entsprechend dem aktuellen Wert (Megr) der EGR-Ventil-Durchflussrate und dem aktuellen Wert (θegr) der Öffnung des EGR-Ventils aus dem Kennfeld der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche;Mittel zum Vorspeichern eines ersten Koeffizientenkennfelds, wenn eine Funktion (Φ) eines Druckverhältnisses (π) zwischen einem stromabwärtsseitigen Druck und einem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse, welche durch Gleichung 1 definiert wird, in eine Vielzahl von Segmenten des Druckverhältnisses (π) durch ein stückweise lineares Verfahren aufgeteilt wird und für jedes Segment des Druckverhältnisses (π) durch eine lineare Funktion, welche durch Gleichung 2 definiert wird, linear angenähert wird, wobei das erste Koeffizientenkennfeld Koeffizienten (a, b) der linearen Funktion, welche für jedes der Segmente des Druckverhältnisses (π) definiert wird, mit den Segmenten des Druckverhältnisses (π) assoziiert, wobeiΦ(π)=κκ−1∗(π2κ−πκ+1κ)ist und Gleichung 2Φ(π)=a∗π+bist;Mittel zum Auslesen von jedem der Koeffizienten (a, b) entsprechend dem Segment, welches für das Druckverhältnis (π) relevant ist, aus dem ersten Koeffizientenkennfeld, wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert (Pds) des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks und dem vorherigen Wert (Pus_0) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis (π) in Gleichung 2 verwendet wird;Mittel zum Vorspeichern eines zweiten Koeffizientenkennfelds, welches Koeffizienten (c, d) der linearen Funktion, welche für jedes der Segmente des Druckverhältnisses (π) definiert wird, mit den Segmenten des Druckverhältnisses (π), assoziiert, wenn die Funktion (Φ) des Druckverhältnisses (π) zwischen dem stromabwärtsseitigen Druck und dem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse, welche durch Gleichung 1 definiert wird, in eine Vielzahl von Segmenten des Druckverhältnisses (π) durch ein stückweise lineares Verfahren aufgeteilt wird und für jedes Segment des Druckverhältnisses (π) durch eine lineare Funktion, welche durch Gleichung 3 definiert wird, linear angenähert wird, wobeiΦ(π)=c∗π+dist;Mittel zum Auslesen jedes der Koeffizienten (c, d) entsprechend dem Segment, welches für das Druckverhältnis (π) relevant ist, aus dem zweiten Koeffizientenkennfeld, wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert (Pim) des Ansaugkanaldrucks und dem vorherigen Wert (Pus_0) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis (π) in Gleichung 3 verwendet wird;Mittel zum Berechnen des aktuellen Werts (Pus) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4 basierend auf dem aktuellen Wert (Pds) des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, dem aktuellen Wert (Pim) des Ansaugkanaldrucks, dem aktuellen Wert (Tus) der stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, einer Gesamtsumme aus dem aktuellen Wert (Gcyl) des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und dem aktuellen Wert (Gf) der Kraftstoffflussrate, der wirksamen Turbinenöffnungsfläche (µAtb), der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche (µAegr) und jedem der Koeffizienten (a, b, c, d), wobeiPus=(Gcyl+Gf)∗R∗Tus2−μAegr∗Pim∗c−μAtb∗Pds∗aμAegr∗d+μAtb∗bist; undMittel zum Steuern des Verbrennungsmotors basierend auf dem aktuellen Wert (Pus) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks.